カタニオン界面活性剤の凝集数、ミセル電荷、水和の相互作用

カタニオン性混合物は、カチオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤の両方の相乗特性のために、アプリケーションで一般的に使用されています。塩を含まないカタニオン界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウムアルカンカルボン酸塩のミセル化プロセスのメカニズムをよりよく理解するために、[cxme3n]+[cy] - 、陽イオンと陰イオン（x、y = 6-10）の両方に中〜長いアルキル鎖がありました。密度およびゼータの潜在的測定、等温滴定熱量測定（ITC）、および誘電体弛緩分光法（DRS）により水溶液で調査されました。取得したITCデータは、2段階モデル方程式の助けを借りて分析され、熱力学的パラメーター、ミセル電荷、集約数が得られました。「親」の塩化デシルトリメチルアンモニウムおよびデカノ酸ナトリウムとの比較により、両方のアルキル鎖の脱水が組み合わされてミセル化時のエントロピーが増加することが明らかになりました。最初のステップでは、部分的に脱水されたアルキル鎖を備えた中性小ミセルが形成されますが、2番目のステップでは、完全に脱水されたアルキル鎖を備えたより大きな荷電ミセルも同様に好ましいです。低温では、両方の形成は熱力学的に同等ですが、温度の増加に伴い、中性ミセルがよりエントロピー的に好ましくなり、充電されたミセルがよりエンタルピー的に好ましくなります。結果として生じる平均ミセル電荷と平均集約数は、温度とともに減少しています。DRSスペクトルから、遊離モノマーとミセルの効果的な水分補給数が推定され、「親」カチオン性界面活性剤ミセルに匹敵します。

Catanionic mixtures are commonly used in applications due to synergetic properties of both cationic and anionic surfactants. To better understand the mechanism of the micellization process of salt-free catanionic surfactants, alkyltrimethylammonium alkanecarboxylates, [CxMe3N]+[Cy]-, with medium to long alkyl chains on both cation and anion (x,y = 6-10), were investigated in aqueous solution by density and zeta potential measurements, isothermal titration calorimetry (ITC), and dielectric relaxation spectroscopy (DRS). The obtained ITC data was analysed with the help of a two-step model equation, yielding the thermodynamic parameters, micelle charge and aggregation numbers. Comparison with the "parent" decyltrimethylammonium chloride and sodium decanoate reveals that combined dehydration of both alkyl chains increases entropy upon micellization. In the first step neutral smaller micelles with partly dehydrated alkyl chains are formed, while in the second step larger charged micelles with fully dehydrated alkyl chains are equally favourable. At low temperature both formations are thermodynamically equivalent, while with increasing temperature neutral micelles become more entropically favourable and charged micelles more enthalpically favourable. The resulting average micelle charge and average aggregation number are decreasing with temperature. From the DRS spectra, effective hydration numbers of the free monomers and micelles were deduced and are comparable to the "parent" cationic surfactant micelles.